编辑推荐:
为探究草甘膦对入侵杂草加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)与丛枝菌根真菌(AMF)共生关系的影响,研究人员通过田间调查和温室实验发现,草甘膦可促进 AMF 定殖与多样性,AMF 能增强植株抗药性。该研究揭示新生态风险,具重要科学价值。
在全球生态版图中,生物入侵如同一场无声的 “生态战争”,正不断侵蚀着各地的生态平衡。作为其中的 “先锋部队”,入侵植物凭借强大的繁殖能力和环境适应力,不仅挤压本土物种生存空间,还会引发土壤养分循环改变、生物多样性锐减等连锁反应。加拿大一枝黄花(
Solidago canadensis)作为源自北美的典型入侵植物,自 20 世纪初引入中国后,便以 “生态杀手” 的姿态迅速蔓延至华东地区,其通过根茎扩张和强大竞争力挤占草场、农田,严重威胁本土植被多样性与生态安全。目前,化学除草仍是控制其蔓延的主要手段,草甘膦作为全球广泛使用的广谱除草剂,虽能在一定程度上抑制其生长,却无法完全根除,甚至出现喷施后植株从萎蔫茎秆和根系重新萌发新叶、新芽的现象,这不禁让人思考:究竟是什么赋予了这种入侵杂草如此顽强的抗药性?
为解开这一谜团,江苏大学的研究人员聚焦于入侵植物与土壤微生物的微妙关联,开展了 “丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)与草甘膦抗性关系” 的专项研究。相关成果发表在《Applied Soil Ecology》,为理解入侵植物抗药性机制及生态风险评估提供了全新视角。
研究人员采用田间调查与温室实验相结合的技术路线。在田间调查中,选取江苏镇江赤山风景区内相距 50 米、处于同期生长阶段的加拿大一枝黄花种群,设置草甘膦喷施处理组(HT)与未处理对照组(CP),分析根际土壤中 AMF 的定殖率与多样性;在温室实验中,通过可控环境模拟草甘膦胁迫场景,探究 AMF 定殖对植株生长指标、应激标志物(黄酮醇、花青素)及叶绿素含量的影响。
草甘膦对 AMF 定殖与多样性的影响
田间调查发现,草甘膦处理组植株的 AMF 定殖率超过 70%,显著高于对照组。同时,处理组根际土壤中 AMF 的丰度也呈现明显优势,表明草甘膦胁迫并未抑制反而促进了 AMF 在加拿大一枝黄花根系的定殖与繁衍。
AMF 对植株抗逆生理的调控作用
温室实验数据显示,AMF 定殖与植株生长呈正相关,可减少草甘膦导致的叶片损伤数量。进一步分析应激标志物发现,定殖 AMF 的植株体内黄酮醇和花青素含量显著降低,这两类作为植物应对逆境的重要次生代谢物,其含量下降表明 AMF 有效缓解了草甘膦引发的氧化应激反应。此外,无论是否施加草甘膦,AMF 定殖均能显著提升植株叶绿素含量,为光合作用提供保障,增强植株的能量代谢能力。
AMF 与草甘膦抗性的内在关联
综合田间与温室实验结果,草甘膦的施用不仅未削弱加拿大一枝黄花与 AMF 的共生关系,反而通过某种机制促进了 AMF 在根际的富集与多样性提升。而 AMF 通过改善植株光合性能、降低应激损伤,形成了 “草甘膦胁迫 - AMF 定殖增强 - 植株抗药性提升” 的正向反馈循环,这一机制揭示了为何该入侵杂草在化学除草压力下仍能顽强存活并持续扩散。
研究结论指出,草甘膦与 AMF 的交互作用可能形成 “生态陷阱”:看似有效的化学防控措施,实则通过激活土壤微生物共生网络,间接增强了入侵植物的抗逆能力,加速其入侵进程。这一发现颠覆了传统对除草剂生态效应的认知 —— 除直接影响植物生理外,还需警惕其通过土壤微生物群落间接放大入侵植物的竞争优势。对于全球入侵植物管理而言,该研究警示需重新评估化学除草的长期生态后果,在制定防控策略时应充分考虑 “植物 - 微生物” 共生体系的复杂性,避免因单一防控手段引发新的生态风险。未来研究可进一步拓展至其他入侵物种与微生物的互作机制,为构建更具可持续性的生物入侵防控体系提供理论支撑。